Efeitos plasmônicos e não-lineares em grafeno acoplado a guias de onda ópticos

• Processo: 15/11779-4
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de outubro de 2015 - 31 de março de 2020
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Áreas Clássicas de Fenomenologia e suas Aplicações
• Pesquisador responsável: Christiano José Santiago de Matos
• Beneficiário: Christiano José Santiago de Matos
• Instituição-sede: Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologia (MackGrafe). Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM). Instituto Presbiteriano Mackenzie. São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Eunezio Antonio de Souza ; Hugo Luis Fragnito
• Pesq. associados: Dario Andres Bahamon Ardila ; Lúcia Akemi Miyazato Saito ; Rafael Euzebio Pereira de Oliveira
• Bolsa(s) vinculada(s): 19/15403-0 - Heteroestruturas baseadas em grafeno-hBN para aplicações fotônicas, BP.IC; 19/01807-1 - Deposição controlada de materiais 2D e produção de heteroestruturas, BP.IC; 18/19736-0 - Automação do laboratório de fotônica do MackGraphe: criação de uma biblioteca de rotinas de controle, BP.TT; + mais bolsas vinculadas 17/20100-0 - Espectroscopia de efeitos excitônicos e multi-corpos em materiais bidimensionais, BP.PD; 17/22759-0 - Automação do laboratório de fotônica do MackGraphe: criação de uma biblioteca de rotinas de controle, BP.TT; 17/12446-4 - Automação e controle por software de experimentos para ablação laser de grafeno, BP.TT; 16/23290-2 - Estruturas capacitoras de grafeno e nanopartículas dielétricas para dopagem de grafeno, BP.IC; 16/20996-1 - Automação e controle por software de experimentos para ablação laser de grafeno, BP.TT - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Fibra óptica Grafenos Fotônica Óptica não linear Plasmons

Resumo

Este projeto está sendo submetido na linha Projetos Temáticos por orientação da Coordenação de Área da FAPESP, e consiste no mesmo projeto previamente submetido e bem avaliado na linha Jovens Pesquisadores [processo no 2012/18400-2]. Não há qualquer alteração no orçamento e pequenas adequações do texto foram feitas apenas nesta folha de rosto e na seção 6 (marcadas em azul). A equipe foi atualizada apenas para refletir o pessoal (bolsistas) disponíveis atualmente. Quanto à documentação necessária, foram apenas atualizadas a súmula curricular, a descrição do parque de equipamentos e da infraestrutura disponível, e a descrição de auxílios anteriores, além dos formulários. A proposta aqui apresentada visa a estudar efeitos plasmônicos e efeitos ópticos não-lineares, obtidos em grafeno e outros cristais bidimensionais, excitados e observados a partir de guias de onda ópticos. Dois tipos de guias serão abordados: fibras ópticas e guias de onda integrados em substratos planares. Os cristais bidimensionais serão incorporados à estrutura de guia de onda de duas maneiras: deposição em superfície próxima ao núcleo ou introdução em canais microfluidicos dos cristais em suspensão. No caso de deposição, fibras ópticas com perfil transversal em "D" e guias de onda em substratos planares serão utilizados. Já no caso de cristais bidimensionais em suspensão, fibras ópticas microestruturadas serão utilizadas. Para aumento da eficiência de efeitos plasmônicos e de efeitos ópticos não-lineares, nanopartículas metálicas poderão ser depositadas sobre o grafeno. Além disso, métodos de dopagem, para o deslocamento do nível de Fermi do grafeno, e de padronização serão estudados, visando ao ajuste das propriedades plasmônicas e ópticas. Os guias de onda resultantes contribuirão para um melhor entendimento da interação da luz guiada com os nanomateriais estudados, além de apresentarem um imenso potencial tecnológico para o desenvolvimento de dispositivos para telecomunicações, processamento de sinais e sensoriamento. (AU)

Publicações científicas

(32)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

GARCIA-BASABE, YUNIER; GORDO, VANESSA ORSI; DAMINELLI, LARA M.; MENDOZA, CESAR D.; VICENTIN, FLAVIO C.; MATUSALEM, FILIPE; ROCHA, ALEXANDRE R.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; LARRUDE, DUNIESKYS G. Interfacial electronic coupling and band alignment of P3HT and exfoliated black phosphorous van der Waals heterojunctions. Applied Surface Science, v. 541, MAR 1 2021. Citações Web of Science: 0.

VIANNA, PILAR G.; ALMEIDA, ALINE DOS S.; GEROSA, RODRIGO M.; BAHAMON, DARIO A.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S. Second-harmonic generation enhancement in monolayer transition-metal dichalcogenides by using an epsilon-near-zero substrate. NANOSCALE ADVANCES, v. 3, n. 1, p. 272-278, JAN 7 2021. Citações Web of Science: 0.

MALDONADO, MELISSA; DA SILVA NETO, MANOEL L.; VIANNA, PILAR G.; RIBEIRO, HENRIQUE B.; DE ARAUJO, CID B.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; SEIXAS, LEANDRO; JAWAID, ALI M.; BUSCH, ROBERT; RITTER, ALLYSON J.; VAIA, RICHARD A.; GOMES, ANDERSON S. L. Femtosecond nonlinear refraction of 2D semi-metallic redox exfoliated ZrTe2 at 800nm. Applied Physics Letters, v. 118, n. 1 JAN 4 2021. Citações Web of Science: 0.

DA SILVA-NETO, MANOEL L.; BARBOSA-SILVA, RENATO; DE ARAUJO, CID B.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; JAWAID, ALI M.; RITTER, ALLYSON J.; VAIA, RICHARD A.; GOMES, ANDERSON S. L. Hyper-Rayleigh scattering in 2D redox exfoliated semi-metallic ZrTe2 transition metal dichalcogenide. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 22, n. 47, p. 27845-27849, DEC 21 2020. Citações Web of Science: 0.

MALDONADO, MELISSA E.; DAS, AVISHEK; JAWAID, ALI M.; RITTER, ALLYSON J.; VAIA, RICHARD A.; NAGAOKA, DANILO A.; VIANNA, PILAR G.; SEIXAS, LEANDRO; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; BAEV, ALEXANDER; PRASAD, PARAS N.; GOMES, ANDERSON S. L. Nonlinear Optical Interactions and Relaxation in 2D Layered Transition Metal Dichalcogenides Probed by Optical and Photoacoustic Z-Scan Methods. ACS PHOTONICS, v. 7, n. 12, p. 5440-5447, DEC 16 2020. Citações Web of Science: 0.

LIU, HE; GRASSESCHI, DANIEL; DODDA, AKHIL; FUJISAWA, KAZUNORI; OLSON, DAVID; KAHN, ETHAN; ZHANG, FU; ZHANG, TIANYI; LEI, YU; BRANCO, RICARDO BRAGA NOGUEIRA; ELIAS, ANA LAURA; SILVA, RODOLFO CRUZ; YEH, YIN-TING; MARONEZE, CAMILA M.; SEIXAS, LEANDRO; HOPKINS, PATRICK; DAS, SAPTARSHI; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; TERRONES, MAURICIO. Spontaneous chemical functionalization via coordination of Au single atoms on monolayer MoS2. SCIENCE ADVANCES, v. 6, n. 49 DEC 2020. Citações Web of Science: 0.

BAHAMON, DARIO A.; GOMEZ-SANTOS, G.; STAUBER, T. Emergent magnetic texture in driven twisted bilayer graphene. NANOSCALE, v. 12, n. 28, p. 15383-15392, JUL 28 2020. Citações Web of Science: 0.

MALDONADO, MELISSA; DA SILVA NETO, MANOEL L.; VIANNA, PILAR G.; RIBEIRO, HENRIQUE B.; GORDO, VANESSA O.; CARVALHO, ISABEL C. S.; MENEZES, LEONARDO DE S.; DE ARAUJO, CID B.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; SEIXAS, LEANDRO; JAWAID, ALI M.; BUSCH, ROBERT; RITTER, ALLYSON J.; VAIA, RICHARD A.; GOMES, ANDERSON S. L. Femtosecond Nonlinear Optical Properties of 2D Metallic NbS2 in the Near Infrared. Journal of Physical Chemistry C, v. 124, n. 28, p. 15425-15433, JUL 16 2020. Citações Web of Science: 0.

GIL-MOLINA, A.; CASTANEDA, J. A.; LONDONO-GIRALDO, D. F.; GABRIELLI, L. H.; CARDENAS, A. M.; FRAGNITO, H. L. High-order dispersion mapping of an optical fiber. Optics Express, v. 28, n. 3, p. 4258-4273, FEB 3 2020. Citações Web of Science: 0.

BARCELOS, INGRID D.; BECHTEL, HANS A.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; BAHAMON, DARIO A.; KAESTNER, BERND; MAIA, FRANCISCO C. B.; FREITAS, RAUL O. Probing Polaritons in 2D Materials with Synchrotron Infrared Nanospectroscopy. ADVANCED OPTICAL MATERIALS, v. 8, n. 5, SI DEC 2019. Citações Web of Science: 1.

FERES, FLAVIO H.; BARCELOS, INGRID D.; MAYER, RAFAEL A.; DOS SANTOS, THIAGO M.; FREITAS, RAUL O.; RASCHKE, MARKUS B.; BAHAMON, DARIO A.; MAIA, FRANCISCO C. B. Dipole modelling for a robust description of subdiffractional polariton waves. NANOSCALE, v. 11, n. 44, p. 21218-21226, NOV 28 2019. Citações Web of Science: 0.

TORRES, V; SILVA, P.; DE SOUZA, E. A. T.; SILVA, L. A.; BAHAMON, D. A. Valley notch filter in a graphene strain superlattice: Green's function and machine learning approach. Physical Review B, v. 100, n. 20 NOV 11 2019. Citações Web of Science: 0.

RIBEIRO, H. B.; RAMOS, S. L. L. M.; SEIXAS, L.; DE MATOS, C. J. S.; PIMENTA, M. A. Edge phonons in layered orthorhombic GeS and GeSe monochalcogenides. Physical Review B, v. 100, n. 9 SEP 3 2019. Citações Web of Science: 0.

BATISTA, ANDRE JAQUES; VIANNA, PILAR GREGORY; RIBEIRO, HENRIQUE BUCKER; SANTIAGO DE MATOS, CHRISTIANO JOSE; LEONIDAS GOMES, ANDERSON STEVENS. QR code micro-certified gemstones: femtosecond writing and Raman characterization in Diamond, Ruby and Sapphire. SCIENTIFIC REPORTS, v. 9, JUN 20 2019. Citações Web of Science: 1.

GEROSA, RODRIGO M.; SUAREZ, FELIPE G.; VIANNA, PILAR G.; DOMINGUES, SERGIO H.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S. One-step deposition and in-situ reduction of graphene oxide in photonic crystal fiber for all-fiber laser mode locking. OPTICS AND LASER TECHNOLOGY, v. 121, JAN 2019. Citações Web of Science: 1.

GEROSA, RODRIGO M.; STEINBERG, DAVID; NAGAOKA, DANILO A.; ZAPATA, JUAN D.; DOMINGUES, SERGIO H.; THOROH DE SOUZA, EUNEZIO A.; SAITO, LUCIA A. M. Liquid phase exfoliated black phosphorus and reduced graphene oxide polymer-based saturable absorbers fabrication using the droplet method for mode-locking applications. OPTICS AND LASER TECHNOLOGY, v. 106, p. 107-112, OCT 2018. Citações Web of Science: 1.

VIANNA, PILAR G.; GRASSESCHI, DANIEL; DOMINGUES, SERGIO H.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S. Real-time optofluidic surface-enhanced Raman spectroscopy based on a graphene oxide/gold nanorod nanocomposite. Optics Express, v. 26, n. 18, p. 22698-22708, SEP 3 2018. Citações Web of Science: 2.

KESSLER, FELIPE; MUNOZ, PABLO A. R.; PHELAN, CIARAN; ROMANI, ERIC C.; LARRUDE, DUNIESKYS R. G.; FREIRE JUNIOR, FERNANDO L.; DE SOUZA, EUNEZIO A. THOROH; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; FECHINE, GUILHERMINO J. M. Direct dry transfer of CVD graphene to an optical substrate by in situ photo-polymerization. Applied Surface Science, v. 440, p. 55-60, MAY 15 2018. Citações Web of Science: 3.

STEINBERG, DAVID; DIEGO ZAPATA, JUAN; THOROH DE SOUZA, EUNEZIO A.; SAITO, LUCIA A. M. Mechanically Exfoliated Graphite Onto D-Shaped Optical Fiber for Femtosecond Mode-Locked Erbium-Doped Fiber Laser. Journal of Lightwave Technology, v. 36, n. 10, p. 1868-1874, MAY 15 2018. Citações Web of Science: 8.

GIL-MOLINA, A.; PEREZ-RAMIREZ, A.; RAMIREZ, J. C.; GABRIELLI, L. H.; FRAGNITO, H. L. Shift of zero-dispersion wavelength in bent optical fibers. Optics Express, v. 26, n. 6, p. 6700-6714, MAR 19 2018. Citações Web of Science: 1.

STEINBERG, DAVID; GEROSA, RODRIGO M.; PELLICER, FERNANDA N.; ZAPATA, JUAN D.; DOMINGUES, SERGIO H.; THOROH DE SOUZA, EUNEZIO A.; SAITO, LUCIA A. M. Graphene oxide and reduced graphene oxide as saturable absorbers onto D-shaped fibers for sub 200-fs EDFL mode-locking. OPTICAL MATERIALS EXPRESS, v. 8, n. 1, p. 144-156, JAN 1 2018. Citações Web of Science: 14.

RIBEIRO, HENRIQUE B.; PIMENTA, MARCOS A.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S. Raman spectroscopy in black phosphorus. Journal of Raman Spectroscopy, v. 49, n. 1, SI, p. 76-90, JAN 2018. Citações Web of Science: 29.

ALDAYA, I.; GIL-MOLINA, A.; PITA, J. L.; GABRIELLI, L. H.; FRAGNITO, H. L.; DAINESE, P. Nonlinear carrier dynamics in silicon nano-waveguides. OPTICA, v. 4, n. 10, p. 1219-1227, OCT 20 2017. Citações Web of Science: 12.

GRASSESCHI, D.; BAHAMON, D. A.; MAIA, F. C. B.; CASTRO NETO, A. H.; FREITAS, R. O.; DE MATOS, C. J. S. Oxygen impact on the electronic and vibrational properties of black phosphorus probed by synchrotron infrared nanospectroscopy. 2D MATERIALS, v. 4, n. 3 SEP 2017. Citações Web of Science: 9.

ETCHEVERRY, SEBASTIAN; ARAUJO, LEONARDO F.; DA COSTA, GREICE K. B.; PEREIRA, JOAO M. B.; CAMARA, ALEXANDRE R.; NACIRI, JAWAD; RATNA, BANAHALLI R.; HERNANDEZ-ROMANO, IVAN; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; CARVALHO, ISABEL C. S.; MARGULIS, WALTER; FONTANA, JAKE. Microsecond switching of plasmonic nanorods in an all-fiber optofluidic component. OPTICA, v. 4, n. 8, p. 864-870, AUG 20 2017. Citações Web of Science: 9.

AIUB, EDUARDO J.; STEINBERG, DAVID; THOROH DE SOUZA, EUNEZIO A.; SAITO, LUCIA A. M. 200-fs mode-locked Erbium-doped fiber laser by using mechanically exfoliated MoS2 saturable absorber onto D-shaped optical fiber. Optics Express, v. 25, n. 9, p. 10546-10552, MAY 1 2017. Citações Web of Science: 25.

WOODWARD, R. I.; MURRAY, R. T.; PHELAN, C. F.; DE OLIVEIRA, R. E. P.; RUNCORN, T. H.; KELLEHER, E. J. R.; LI, S.; DE OLIVEIRA, E. C.; FECHINE, G. J. M.; EDA, G.; DE MATOS, C. J. S. Characterization of the second- and third-order nonlinear optical susceptibilities of monolayer MoS2 using multiphoton microscopy. 2D MATERIALS, v. 4, n. 1 MAR 2017. Citações Web of Science: 52.

RODRIGUES, MANUEL J. L. F.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; HO, YI WEI; PEIXOTO, HELDER; DE OLIVEIRA, RAFAEL E. P.; WU, HSIN-YU; CASTRO NETO, ANTONIO H.; VIANA-GOMES, JOSE. Resonantly Increased Optical Frequency Conversion in Atomically Thin Black Phosphorus. Advanced Materials, v. 28, n. 48, p. 10693+, DEC 28 2016. Citações Web of Science: 21.

RIBEIRO, H. B.; VILLEGAS, C. E. P.; BAHAMON, D. A.; MURACA, D.; CASTRO NETO, A. H.; DE SOUZA, E. A. T.; ROCHA, A. R.; PIMENTA, M. A.; DE MATOS, C. J. S. Edge phonons in black phosphorus. NATURE COMMUNICATIONS, v. 7, JUL 2016. Citações Web of Science: 23.

VIANNA, PILAR G.; GRASSESCHI, DANIEL; COSTA, GREICE K. B.; CARVALHO, ISABEL C. S.; DOMINGUES, SERGIO H.; FONTANA, JAKE; DE MATOS, CHRISTIANO J. S. Graphene Oxide/Gold Nanorod Nanocomposite for Stable Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. ACS PHOTONICS, v. 3, n. 6, p. 1027-1035, JUN 2016. Citações Web of Science: 22.

ZAPATA, J. D.; STEINBERG, D.; SAITO, L. A. M.; DE OLIVEIRA, R. E. P.; CARDENAS, A. M.; THOROH DE SOUZA, E. A. Efficient graphene saturable absorbers on D-shaped optical fiber for ultrashort pulse generation. SCIENTIFIC REPORTS, v. 6, FEB 9 2016. Citações Web of Science: 36.

DE OLIVEIRA, RAFAEL E. P.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S. Graphene Based Waveguide Polarizers: In-Depth Physical Analysis and Relevant Parameters. SCIENTIFIC REPORTS, v. 5, NOV 19 2015. Citações Web of Science: 29.